永磁同步电机在《电机与拖动》课程中的教学研究

何湘龙

1 课程概述

“电机与拖动”是一门介绍直流电机、变压器、交流电机和控制电机的工作原理、结构特点、电磁关系和能量关系，着重分析直流电机和交流电机的机械特性以及起动、调速和制动的原理、方法及相关计算，简要介绍电动机容量选择的基本知识和方法的课程。其中永磁同步电机也是此课程教学内容的一部分，特别是永磁同步电机的控制方法涉及到高等数学、电工学等较难知识点，所以它是教学的难点。

根据电气自动化技术专业人才培养方案要求，“电机与拖动”课程是一门实用性强、应用面广，将电力电子技术与电气控制技术紧密结合、硬件与软件相联系的课程，因此是电气自动化技术专业的一门核心课程。

参照维修电工（中级）的职业资格标准，“电机与拖动” 课程的教学内容要突出维修电工（中级）职业能力的培养，从而使学生能完成维修电工（中级）所从事的各项工作内容。通过一定的强化训练也能够有高级维修电工的能力和水平。

该课程根据现场岗位要求.以典型工作任务为出发点，立足于电气控制应用技术、工厂供电技术，培养学生电机的安装、检修和维护能力、电机运行的控制能力以及从事电机应用所必须的基本职业素养为目标，使学生掌握电机结构与工作原理、电机安装检修维护等基本规则、电机控制方法以及电机系统应用的一般工作流程。从简单检测单元的组建到较复杂自动检测系统的构建，从简单电机技术应用到系统开发，逐步提高，使学生树立全面的电气控制与工业信号检测的意识。

同时在模拟的职业环境中学生完成工作任务，提高了学生综合运用多种知识和技能解决实际问题的能力、创新能力和可持续发展能力，并使其具有良好的职业道德和诚信敬业精神，树立社会生产所需的安全、环保、成本、产品质量、团队合作等意识，这样对职业素质的养成与职业能力的培养有着很重要的作用。

2. 课程基本目标

2.1、知识目标

（1）：直流电机的结构、原理、选择

（2）：直流电机的起动、调速、制动

（3）：直流电动机的拆装与检修

（4）：直流电动机的励磁方式及特点

（5）：直流电动机的能量转换、转矩、电压

（6）：直流电动机的机械特性

（7）：变压器的组成和原理及选择

（8）：变压器的空载与负载运行特性

（9）：变压器同名端的判别及连接组别的确定方法

（10）：电流与电压互感器的特点、选择及使用注意事项

（11）：三相异步电动机结构、原理及选用

（12）：三相异步电动机的机械特性和工作特性

（13）：三相异步电动机的起动、调速和制动

（14）：伺服电动机、步进电动机工作原理、用途及类型

（15）：同步发电机、直线电动机工作原理、用途及类型

2.2、职业技能目标

（1）：阅读设备的英文說明书

（2）：装配图阅读、绘制能力

（3）：电动机的装配

（4）：电工工具的使用能力

（5）：变压器的安装、调试与试验

（6）：电动机基本控制线路的安装与维修能力

（7）：电动机、变压器的运行、维护

2.3、职业素质养成目标

（1）培养学生谦虚、好学的态度。

（2）培养学生勤于思考、做事认真的良好作风。

（3）培养学生自学能力。

（4）培养学生良好的职业道德。

（5）培养学生的沟通能力及团队协作精神。

（6）培养学生分析问题、解决问题的能力。

（7）培养学生勇于创新、敬业乐业的工作作风。

（8）培养学生的质量意识、安全意识。

3、课程教学内容及学时安排

3.1 课程主要内容说明

以能力体系为基础取代以知识体系为基础确定课程内容，围绕掌握能力来组织相应的知识、技能和态度，设计相应的实践活动。在以前，老师上课一般从深奥难懂的工作原理、器件结构、时序入手，再逐次展开，这样会使初学者难以接受，另外，对其原理阐述较多，而对实验、实训方面的内容重视不够。而应从应用的角度出发，对教学内容进行了调整，压缩理论教学的课时，增加实验实训环节。根据职业技术的特点，培养学生成为高技能应用型人才。以永磁同步电机为例。

（一）同步发电机的基本工作原理

励磁绕组通入直流电流后建立恒定磁场，原动机拖动转子以转速n旋转时，其磁场切割定子绕组而感应交流电动势

大小：

相序：由转子的转向决定。

（二）同步电机的分类

按运行方式，同步电机分发电机、电动机和调相机。

按结构型式，同步电机分旋转电枢式和旋转磁极式。

旋转磁极式同步电机按磁极形状，又分隐极式和凸极式两种。

按原动机类别，同步电机分为汽轮发电机、水轮发电机和柴油发电机等。

汽轮发电机一般作成隐极式，现代汽轮发电机均为2极，转速为3000转/分钟，水轮发电机采用凸极式，极数多，转速低。

同步电动机、柴油发电机和调相机一般作成凸极式。

（三）同步电机的额定值

额定容量指电机额定运行时，输出功率的保证值。同步发电机是指输出的额定视在功率或有功功率，单位是KVA或KW。额定电压指额定运行时加在三相定子绕组上的线电压。

3.教学评价建议

本课程对学生学习结果的考核，采取多元化的考核评价方法，重视学习过程，重视实际操作技能，重视学生分析问题和解决问题的能力，重视技能鉴定标准，将这些方面综合来构建评价体系。

减少期末考试所占比重，加重过程考核比重;减少书面考试，增加动手操作考试所占比重;减少书面考试中记忆型试题，增加应用型试题;真正体现“能力本位”教育思想。

工程应用模块、综合技能模块以项目教学为主，评价内容包括学生参与活动各环节的表现以及项目完成的质量，注重学生在项目活动中能力发展的过程。

在考核时，采用应知应会考核和职业素养考核相结合的办法。在应知应会方面，项目总体设计方案10% ，资料准备10%，项目公共考核点20%，项目总结报告10%，详细方案20%，操作实施30%;在职业素养方面，工作与职业操守30% ，组织协调能力10% ，交流表达能力10% ，学习态度30%，团队合作20% 。

本文为湖南省教育厅科学研究项目《中石化长岭分公司永磁同步电机矢量控制系统的设计与研究应用》”（课题立项号为： 18C1502）的阶段性研究成果